Synthesis of fayalite Fe2SiO4 as a tar removal catalyst for biomass gasification

Abstract

A formação de alcatrões é um dos principais problemas durante a gasificação de biomassa. Neste contexto têm sido propostos diferentes catalisadores para promover a eliminação destes compostos, incluindo a sua reformação com ênfase em catalisadores à base de Ni-(Ni/Al2O3, Ni/MgAl2O4) e minerais de baixo custo, tais como olivinas, (Fe,Mg)2SiO4. No entanto, os mecanismos e fatores de influência (efeito de composição, pré-tratamentos térmicos e seus efeitos estruturais e microestruturais) ainda são pouco compreendidos. O presente trabalho está focado no desenvolvimento de um procedimento para a preparação da faialite sintética Fe2SiO4, com posterior aplicação em processos de gasificação com o objetivo de melhorar a qualidade do gás produzido em resultado da destruição de alcatrões A faialite foi sintetizada com a mistura de Fe2O3 + SiC, com estequiometria 1:1, em atmosfera de CO2 com temperatura de 1100 ºC. A faialite demonstrou o seu poder catalítico, nas experiências de gasificação de biomassa realizadas, tendo-se verificado a eliminação de alcatrões e a redução dos gases oxidados (CO2 e H2O), e um enriquecimento do gás produto em CO e H2.

The formation of tars is one of the main problems during the gasification of biomass. In this context, different catalysts have been proposed to promote the elimination of these compounds, including their reforming with emphasis on catalysts based on Ni (Ni/Al2O3, Ni/MgAl2O4), low cost minerals such as olivines (Fe,Mg)2SiO4. However, the mechanisms and influence factors (composition effect, thermal pretreatment and its structural and microstructural effects) are still poorly understood. The present work is focused on the development of a procedure for preparation of synthetic fayalite Fe2SiO4, the iron-rich end -member of the olivine solid-solution series, with intention of subsequent catalytic studies of conversion of tar, resulting from biomass gasification, in a pilot scale reactor. Fayalite was synthesized with mixture of Fe2O3 + SiC with stoichiometric 1:1, in atmosphere of CO2 with temperature of 1100 ºC. Fayalite demonstrated its catalytic activity in the biomass gasification experiments carried out, occurring elimination of tars and reduction of oxidized gases (CO2 and H2O), and the enrichment of the product gas in CO and H2